猪链球菌9型强弱毒株基因组序列测定及基因01891、01892和00110敲除菌株构建的研究

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猪链球菌(Streptococcus suis,S.suis)是一种重要的人畜共患病原体,能感染各年龄段猪群,引起猪脑膜炎,关节炎,心内膜炎等症状,人感染猪链球菌可引起包括化脓性关节炎、脑膜炎、坏疽、败血症等症状,严重时可致人死亡。在我国近年来,猪链球菌9型(Streptococcus suis type 9,SS9)的分离率和流行率持续增加,且其强毒株感染猪可以引起脑膜炎和死亡,对养猪业造成经济损失的同时,危害着公共卫生安全,但目前对其毒力基因及致病机制的研究并不深入。因此,开展对SS9关键毒力位点的深入发掘,对更详细地揭示SS9致病机制、构建更完善的猪链球菌病预防体系有着重要的意义。在本实验室前期分离的猪链球菌9型菌株中,SS9-29菌株分离自因感染SS9而发生脑膜炎最终死亡的病猪脑组织,SS9-258分离自病猪肺脏。本论文通过动物实验评估了SS9-29和SS9-258对小鼠的致病力差异,为解释引起SS9毒力差异的原因,本研究开展了对强毒株(SS9-29)和弱毒株(SS9-258)基因组序列的测定、比较以及基因组分析,定位了一系列强、弱毒株的差异基因,在差异基因中筛选了01891、01892和00110号基因,并进行基因敲除菌株的构建以及致病性的研究,取得以下主要结果:(1)在体外和体内评估了SS9-29和SS9-258菌株的生物学特性和对小鼠的致病力。SS9-29和SS9-258在菌落形态、菌体形态以及生长速率方面没有明显差异,SS9-29感染小鼠能引起小鼠脑膜炎的发生,表现明显的神经症状,对小鼠的致死率高,毒力较强;SS9-258感染小鼠则不能引发脑膜炎,致死率较低,菌株毒力弱。(2)对SS9-29和SS9-258进行了全基因组测序及比对,发现了一系列强弱毒株基因组的差异基因,结合先前本实验室关于强弱毒株基因组序列的分析结果,发现SS9-29基因组中的01891、01892和00110号基因只存在于强毒株基因组中。(3)以SS9-29为亲本株,利用同源重组的方法,分别构建了01891、01892和00110号基因的基因缺失菌株,并对三株基因缺失菌株的生物学特性和对小鼠致病力进行评估。评估结果发现01891、01892和00110号基因缺失株在菌体形态和生长速率上与SS9-29野生株没有明显差异,在对小鼠进行不同毒量的攻毒实验后发现,基因缺失菌株对小鼠致病力与亲本株相比没有明显减弱,说明三个基因均不是影响SS9-29毒力的关键基因。综上所述,本实验首先通过对SS9不同毒力的菌株进行全基因组测序及比对,发现了上百个强毒株特异性基因,然后对其中三个基因01891、01892和00110号基因进行了验证,发现其并不是影响SS9毒力变化的关键因素之一,但该研究结果为进一步发掘SS9新型毒力因子提供了基础,便于后续对剩余特异性基因进行验证,更深入的发掘SS9的关键毒力因子及其作用机理。
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